钻机液压系统中的散热设计

　　现代钻机普遍采用液压传动。液压传动中的能量转换过程是以液压油作为工作介质,通过液压元件和液压油的相互作用来完成的。由于液压传动本身的特点,首先对液压油有特殊的要求。为使液压油在液压系统中实现润滑相对运动件和传递动力的双重功能,所以要慎重选择液压油的品种和粘度,而且要使油温保持在一定的范围内。

　　液压系统工作时,各种液压元件及管路等会有摩擦损失、油的压力损失、容积损失,这些功率损失最终都转化为热量,使油温升高,温升会导致介质的物量、化学性质改变,特别会使介质急速老化,油温过高会引起油液粘度变化,使液压系统中泄漏增加,系统容积效率降低,橡胶密封失效,甚至会引起热膨胀系数不同的运动件之间的间隙变小而卡死;另外氧化生成的酸性物质对金属起腐蚀作用,增加磨损,因此过度的能耗是诱发各种故障的主要潜在原因。

　　为保持液压系统的良好工作性能,油温一般应保持在50~80℃的范围内。设计钻机要求设备紧凑、尺寸小,做成很大的油箱在结构上是不允许的。

　　所以液压系统中产生的热量单靠油箱和元件及管件表面散热是远远不够的,这时就要采用冷却器对热油进行强迫冷却,所以液压系统的散热设计是钻机设计的重要环节。

　　1　液压油的选择

　　液压油的品种和粘度(即牌号)的选择是根据工作环境、使用泵、液压马达的种类以及工作压力有关。有的施工单位在液压系统在使用L—AN62油,这是机械油而不是质量高的液压油,供液压传动使用的矿物液压油有无抗氧剂的精制矿物油HH油;精制矿物油并改善其防锈和抗氧化性HL油;HL油并改善其抗磨性的HM油;HM油并改善其粘温性的HV油。

　　对齿轮泵采用HH、HL、HM、油均可,但高性能齿轮泵,应用HM油,通常HL油可优先用于轴向柱塞泵,HM油适用于有铜与铜部件的柱塞泵应选用HM油。工作压力主要对液压油的润滑性即抗磨性提出要求,7~14 MPa可选用HL、HM油,压力大于14 MPa时选用抗磨性及抗压性优良的HM或HV油。液压油的粘度等级或牌号10号至100号,主要集中在15号至68号。

　　多数液压件的产品样本中都推荐了油的品种和牌号,如美·怀特摆线式低速大扭矩马达推荐采用含有高锌含量(0.125%重)抗磨添加剂的油液,如抗磨液压油L-HM32、L-HM46和L-HM68等推荐粘度值为21.6 cst,以保证传动件润滑和液压元件的使用寿命。按启动温度选用品种和粘度等级对野外操作尤其是在寒天的钻机特别重要。经试验表明,L-HM22、23液压油温-24℃以上使泵启动容易,当环境温度-30℃以上液压操作灵活。L-HS液压油在油温-31.5℃以上启动容易,在环境温度-43℃以上液压操作灵活。